DE102007056165A1

DE102007056165A1 - Surge arrester with thermal overload protection

Info

Publication number: DE102007056165A1
Application number: DE102007056165A
Authority: DE
Inventors: Gero Dr. Zimmermann; Thomas Westebbe; Peter Bobert
Original assignee: Epcos AG
Current assignee: TDK Electronics AG
Priority date: 2007-11-21
Filing date: 2007-11-21
Publication date: 2009-05-28
Also published as: EP2212976B1; EP2212976A1; ATE552634T1; US20100314358A1; WO2009065939A1; US8129648B2; CN101889375B; CN101889375A; KR20100090288A; JP2011504282A

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Überspannungsableiter mit wenigstens zwei Elektroden (14, 15; 30) und einem Schmelzelement (18; 40), das eine der Elektroden (15; 30) mit einem Außenanschluss (12; 36) des Überspannungsableiters verbindet, und mit einer Löschvorrichtung (19, 20, 21; 41, 42), die eingerichtet ist, um einen Lichtbogen zu löschen. Dadurch wird ein Stromkreis aufgetrennt.A surge arrester with at least two electrodes (14, 15, 30) and a fusible element (18, 40) which connects one of the electrodes (15, 30) to an external terminal (12, 36) of the surge arrester and an extinguishing device ( 19, 20, 21, 41, 42) arranged to extinguish an arc. As a result, a circuit is disconnected.

Description

Die Erfindung betrifft einen Überspannungsableiter mit thermischem Überlastschutz sowie dessen Verwendung und ein Verfahren zum Schutz eines Überspannungsableiters vor thermischer Überlastung.The The invention relates to a surge arrester with thermal overload protection as well as its use and a method for protecting a surge arrester before thermal overload.

Aus der DE 102005036265 A1 ist ein Überspannungsableiter bekannt.From the DE 102005036265 A1 a surge arrester is known.

Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, einen thermischen Überlastschutz für einen Überspannungsableiter und ein Verfahren anzugeben, die den Überspannungsableiter sicher und einfach vor thermischer Überlast schützen. Weiterhin ist eine Verwendung anzugeben.A The problem to be solved is thermal overload protection for a surge arrester and a method specify the surge arrester safely and easily protect against thermal overload. Furthermore is indicate a use.

Diese Aufgabe wird bei dem Überspannungsableiter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst, bei der Verwendung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 und bei dem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12.These Task is the surge arrester with the features of claim 1, when used with the Features of claim 11 and in the method with the features of claim 12.

Der Überspannungsableiter weist wenigstens zwei Elektroden auf; es kann sich sowohl um einen Zweielektroden- als um einen Dreielektroden-Überspannungsableiter handeln. Der Überspannungsableiters bildet mittels eines rohrförmigen Isolators, vorzugsweise eines Keramikzylinders, sowie an dessen stirnseitigen Enden angeordneten Außenelektroden einen Innenraum. In dem Innenraum sind die wenigstens zwei Elektroden mit den Außenanschlüssen verlötet oder verschweißt und stehen sich typischerweise als Stiftelektroden gegenüber oder sind als Rohrelektrode und Stiftelektrode, die in die Rohrelektrode ragt, ausgebildet. Der Innenraum des Überspannungsableiters ist gegenüber der Umgebung gasdicht verschlossen und enthält ein Gas.The surge arrester has at least two electrodes; it can be both a Two-electrode than a three-electrode surge arrester act. The surge arrester forms by means of a tubular insulator, preferably a ceramic cylinder, and at its front ends arranged outer electrodes an interior. In the interior, the at least two electrodes soldered to the external connections or welded and typically stand as pin electrodes opposite or as tube electrode and pin electrode, which protrudes into the tube electrode formed. The interior of the surge arrester is gas-tight against the environment and contains a gas.

Überspannungsableiter dienen insbesondere dazu, hohe pulsförmige Spannungen von einigen kV und Ströme von einigen kA in sehr kurzer Zeit kurzzuschließen beziehungsweise zur Erde abzuleiten. Eine im Fehlerfall länger andauernde Belastung, zum Beispiel wenn ein Netzstrom über Stromversorgungsnetz oder über ein Telekommunikationsnetzwerk beziehungsweise einen Spannungsableiter kurzgeschlossen ist (Power Cross), kann es zu einer unzulässig hohen Erwärmung des Überspannungsableiters kommen, was möglicherweise zu einem Brand führt. Andererseits wird ein Überspannungsableiter bei einer Beanspruchung mit Gleich- oder Wechselspannungen bzw. mit Gleich- oder Wechselströmen thermisch belastet. Dieser Fall kann zeitweise auch bei Blitzschutzanwendungen auftreten. Überspannungsableiter im Bereich des Netzschutzes, beispielsweise in der Stromversorgung von Gebäuden, dienen zum Schutz des Netzes vor Blitzstoßströmen und vor Überspannungen.Surge arresters serve in particular to high pulsed voltages of short circuit some kV and currents of a few kA in a very short time or derive to earth. One longer in case of error continuous load, for example when a mains power over Power supply network or via a telecommunications network or a voltage arrester is short-circuited (Power Cross), it can lead to an inadmissibly high warming of the surge arrester come what may leads to a fire. On the other hand, a surge arrester in the case of a load with DC or AC voltages or thermally loaded with direct or alternating currents. This Case may also occur temporarily in lightning protection applications. Surge arresters in the field of network protection, for example in the power supply of buildings, serve to protect the network from lightning surges and overvoltages.

Im Inneren des Überspannungsableiters kommt es bei Überschreiten einer bestimmten Grenzspannung zu einem Lichtbogenüberschlag. Der Lichtbogen wird durch den speisenden Strom aufrecht erhalten, solange die elektrischen Bedingungen für den Lichtbogen gegeben sind. Der Lichtbogen erzeugt eine thermische Belastung des Überspannungsableiters, die für den Überspannungsableiter und für seine Einbauumgebung spezifizierte Werte nicht überschreiten darf. Durch unzulässig hohe Erwärmung besteht die Gefahr, dass der Überspannungsableiter in Brand gerät.in the The inside of the surge arrester is exceeded a certain limit voltage to a flashover. Of the Arc is maintained by the feeding current, as long as given the electrical conditions for the arc are. The arc creates a thermal load on the surge arrester, the for the surge arrester and for its installation environment does not exceed specified values may. By inadmissibly high warming exists the risk that the surge arrester will catch fire.

Eine der wenigstens zwei Elektroden des Überspannungsableiters ist im Normalfall und unter normalen Betriebsbedingungen mit Hilfe eines Schmelzelements mit dem zugehörigen Außenanschluss des Überspannungsableiters verbunden. Das Schmelzelement stellt einen elektrischen Kontakt her und verbindet die Elektrode mit dem Außenanschluss mechanisch.A the at least two electrodes of the surge arrester is normally under normal operating conditions with help a fusible element with the associated external connection connected to the surge arrester. The melting element makes electrical contact and connects the electrode mechanically with the external connection.

Der Überspannungsableiter enthält weiter eine Löschvorrichtung, die eingerichtet ist, um einen Lichtbogen zu löschen. Der Lichtbogen brennt entweder bei einem Ansprechen des Überspannungsableiters zwischen den beiden Elektroden oder entsteht zwischen der einen Elektrode und dem Außenanschluss, wenn das Schmelzelement anspricht und schmilzt. Die Löschung des Lichtbogens erfolgt, indem die Wegstrecke, die der Lichtbogen von der einen Elektrode zu der anderen Elektrode oder zu der Außenelektrode des Überspannungsableiters zurücklegt oder zurücklegen kann, verlängert wird. Durch die Löschung des Lichtbogens wird der elektrische Kreis, der bei dem Lichtbogenüberschlag zwischen den Elektroden des Überspannungsableiters und der an die Außenelektroden angeschlossenen Spannungs- oder Stromquelle geschlossen ist, getrennt. Dadurch wird ein Stromkreis unterbrochen, so dass keine weitere thermische Belastung erfolgt.The surge arrester further includes an extinguishing device that is set up is to extinguish an arc. The arc is burning either with a response of the surge arrester between the two electrodes or arises between the one Electrode and the outer terminal when the fuse appeals and melts. The extinction of the arc takes place by the distance that the arc passes from one electrode to the other other electrode or to the outer electrode of the surge arrester extended or extended becomes. By extinguishing the arc, the electric Circle, the arc flashover between the electrodes of the surge arrester and the outer electrodes connected voltage or current source is closed, disconnected. As a result, a circuit is interrupted so that no more thermal load occurs.

Durch die Löschung des Lichtbogens wird verhindert, dass es durch eine thermische Überlastung zu einer unzulässig hohen Erwärmung des Überspannungsableiters kommt und der Überspannungsableiter in Brand gerät. Gleichzeitig ist es möglich, dass ein Lichtbogen löschendes Gas oder Medium aus dem Außenbereich des Überspannungsableiters in den Innenraum des Überspannungsableiters oder in die Umgebung der Löschvorrichtung einströmt und ein durch den Trennvorgang erzeugter Lichtbogen gelöscht wird.By The extinction of the arc will prevent it from passing through thermal overload becomes inadmissible high heating of the surge arrester comes and the surge arrester burns. At the same time it is possible that an arc extinguishing Gas or medium from the outside of the surge arrester in the interior of the surge arrester or in the Surrounding the extinguishing device flows in and a is deleted by the separation process generated arc.

In einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Schmelzelement die Eigenschaften eines niedrig schmelzenden Lotes auf. Als Alternativen sind ein Weichlot oder ein Hartlot einsetzbar. Dadurch wird sichergestellt, dass bei einer thermischen Belastung des Überspannungsableiters zunächst das Lot des Schmelzelements aufgeschmolzen wird, bevor die übrigen Elemente des Überspannungsableiters Schaden nehmen können. Das aufschmelzende Lot löst die Löschvorrichtung aus und ein bereits bestehender oder durch den Schmelzvorgang entstehender Lichtbogen wird gelöscht.In an advantageous embodiment, the melting element has the properties of a low-melting solder. As alternatives, a soft solder or a braze can be used. This will si chergestellt that at a thermal load of the surge arrester first the solder of the fuse element is melted before the other elements of the surge arrester can be damaged. The melting solder triggers the extinguishing device and an existing or resulting from the melting arc is deleted.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Schmelzelement ausgebildet, um bei einer unzulässigen Erwärmung zu schmelzen und die Löschvorrichtung zu veranlassen, die eine Elektrode in eine von der anderen Elektrode des Überspannungsableiters weiter entfernte Position zu bewegen bzw. den dazwischen gebildeten Abstand zu vergrößern. Diese Ausführungsform ermöglicht es, durch die Bewegung der einen Elektrode gegenüber der anderen Elektrode nicht nur für eine Verlängerung des Abstands zwischen diesen beiden Elementen zu sorgen, sondern die eine Elektrode auch aus dem Innenraum des Überspannungsableiters so weit herauszubewegen, dass dieser sicher funktionsunfähig wird. Dadurch wird ein besonders effizienter Schutz gegen thermische Überlastung des Überspannungsableiters und der durch sie geschützten Einrichtung erreicht.In a preferred embodiment is the fusible element designed to with inadmissible warming to melt and to cause the extinguishing device, the an electrode into one of the other electrode of the surge arrester Move further distant position or the intermediate formed To increase the distance. This embodiment allows it, by the movement of an electrode opposite the other electrode not just for an extension the distance between these two elements, but the one electrode also from the interior of the surge arrester move so far out that it is safely disabled becomes. This provides a particularly efficient protection against thermal overload the surge arrester and the protected by them Facility achieved.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist das Schmelzelement ausgebildet, um bei Erwärmung zu schmelzen und die Löschvorrichtung zu veranlassen, ein Isolationselement zwischen den Außenanschluss und die eine Elektrode zu bewegen. Bevorzugt ist die eine Elektrode mehrteilig ausgebildet und enthält neben der Hauptelektrode des eigentlichen Überspannungsableiters eine Hilfselektrode, mit der die Elektrode in dem Überspannungsableiter fixiert wird. Ferner weist die Elektrode einen von dem Innenraum des Überspannungsableiters wegweisenden Stift bzw. Zapfen auf, der mit der Außenelektrode mittels des Schmelzelements elektrisch verbunden ist. Das Schmelzelement ist so ausgebildet, dass zwischen der Außenelektrode und der damit verbundenen einen Elektrode ein Spalt gebildet ist. In diesem Spalt wird bei unzulässiger Erwärmung des Überspannungsableiters und bei einem Aufschmelzen des Schmelzelements ein Isolationselement bewegt, sodass die Verbindung zwischen dem Außenanschluss und der einen Elektrode aufgetrennt und unterbrochen ist.In Another preferred embodiment is the fusible element designed to melt when heated and the extinguishing device to cause an insulation element between the external connection and to move the one electrode. Preferably, the one electrode formed in several parts and contains next to the main electrode the actual surge arrester an auxiliary electrode, with which fixes the electrode in the surge arrester becomes. Furthermore, the electrode has one of the interior of the surge arrester pioneering pin or pin, which communicates with the outer electrode the melting element is electrically connected. The melting element is formed so that between the outer electrode and the associated one electrode is formed a gap. In This gap is at inadmissible heating of the surge arrester and at a melting of the fusible element, an insulating element moves so that the connection between the outside connection and the one electrode is separated and interrupted.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Löschvorrichtung eine Feder auf, mit der die für die Isolation erforderlichen Bewegungen umgesetzt werden. Die Feder hat den Vorzug, dass sie einerseits das Schmelzelement mechanisch vorspannt und bei einem Auslösen des Schmelzelements durch eine Entspannung der Feder eine effiziente Bewegung der zu führenden Elektrode beziehungsweise des Isolationselements ausgeführt wird, um die Isolation durchzuführen. Je nach Gestaltung ist die Feder als Druckfeder oder als Zugfeder vorgesehen. Eine Druckfeder hat jedoch den besonderen Vorteil, dass die Federabstützung einfach ausgeführt sein kann.In a particularly preferred embodiment, the extinguishing device a spring, with the necessary for the insulation Movements are implemented. The spring has the merit of being her on the one hand mechanically biasing the fusible element and at a Triggering of the fusible element by relaxing the Spring an efficient movement of the leading electrode or the insulation element is executed to to perform the isolation. Depending on the design is the Spring provided as a compression spring or as a tension spring. A compression spring However, has the particular advantage that the spring support can be easily executed.

In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die Löschvorrichtung in einem von dem Innenraum des Überspannungsableiters abgetrennten Raum angeordnet. Diese Ausführungsform ermöglicht es, einerseits den durch die Elektroden und den Isolator gebildeten Innenraum des eigentlichen Überspannungsableiters optimal auf die Spezifikationen des Überspannungsableiters hin zu optimieren. Andererseits kann der abgetrennte Raum, der die Löschvorrichtung aufnimmt, optimal auf die von der Löschvorrichtung zu erfüllende Funktion hin ausgelegt sein. Beispielsweise ist es möglich, Materialien für den abgetrennten Raum und die Löschvorrichtung zu verwenden, die einem bei dem Trennvorgang entstehenden Lichtbogen beziehungsweise dem Lichtbogen bei dem Vorgang der Verlängerung des Elektrodenabstands widerstehen können, ohne in Brand zu geraten. Weiterhin kann der abgetrennte Raum ein Gas oder ein Medium enthalten, das bei Auslösen des Schmelzelements beziehungsweise dem Einsatz der Löschvorrichtung hilft, den entstehenden Lichtbogen möglichst effizient zu löschen.In a further particularly advantageous embodiment the extinguishing device is in a separated from the interior of the surge arrester Room arranged. This embodiment allows on the one hand, the one formed by the electrodes and the insulator Interior of the actual surge arrester optimal to the specifications of the surge arrester to optimize. On the other hand, the separated space containing the extinguishing device absorbs optimally to be met by the extinguishing device Function be designed towards. For example, it is possible to use materials for the separated room and the extinguishing device to use that resulting from the separation arc or the arc in the process of extension can withstand the electrode gap without burning to get to. Furthermore, the separated space, a gas or a Medium contained in the triggering of the fusible element or the use of the extinguishing device helps the To erase arcing as efficiently as possible.

In einer Ausführungsform, bei dem die eine Elektrode des Überspannungsableiters mittels der Löschvorrichtung von der anderen Elektrode entfernt wird, ist die Feder besonders bevorzugt als Druckfeder ausgebildet, die im Normalzustand, also ohne Ansprechen des Schmelzelements, zwischen dem Außenanschluss und der einen Elektrode vorgespannt ist. Dadurch wird es möglich, dass sich bei Aufschmelzen des Schmelzelements die Feder entspannt und durch diese Bewegung die Elektrode aus dem Innenraum des Überspannungsableiters herauszieht und von dem Außenanschluss trennt.In an embodiment in which the one electrode of the surge arrester by means of the extinguishing device from the other electrode is removed, the spring is particularly preferred as a compression spring formed in the normal state, ie without response of the fusible element, biased between the outer terminal and the one electrode is. This will make it possible to melt during melting of the fusible element relaxes the spring and by this movement the electrode from the interior of the surge arrester pulls out and disconnects from the outside connection.

In einer Ausführungsform, bei der im Auslösefall des Schmelzelements ein Isolationselement zwischen die eine Elektrode und den Außenanschluss bewegt wird, ist es besonders vorteilhaft, an der Außenelektrode eine Abstützung für eine Druckfeder so vorzusehen, dass die Druckfeder im Auslösefall des Schmelzelements entspannt und das Isolationselement zwischen die eine Elektrode und den Außenanschluss bewegt. In diesem Fall ist die Form des Isolationselements an die Form der Elektrode angepasst. Bei einer Stiftelektrode hat das Isolationselement bevorzugt die Form eines Topfes, dessen Wände sich zwischen die Stiftelektrode und den Außenanschluss bewegen und gegen dessen Boden die Druckfeder drückt.In an embodiment in which in the case of triggering of the fusible element an insulating element between the one electrode and the external connection is moved, it is particularly advantageous at the outer electrode a support for to provide a compression spring so that the compression spring in the event of triggering the melting element relaxed and the insulation element between which moves one electrode and the outer terminal. In this Case is the shape of the insulating element to the shape of the electrode customized. For a pin electrode, the isolation element has been preferred the shape of a pot whose walls are between the pin electrode and move the external connection and against the bottom of the Pressure spring presses.

In abgewandelten Ausführungsformen ist eine Ausführung der Feder als Zugfeder vorgesehen.In modified embodiments an embodiment of the spring provided as a tension spring.

Bei geschmolzenem Schmelzelement ist es möglich, mit Erreichen der Endposition nach der Bewegung der einen Elektrode ein Kontaktelement zu betätigen. Durch die Feder und das Kontaktelement wird ein elektrischer Kontakt geschlossen und ein elektrisches Signal erzeugt. Dieses elektrische Signal kann zur weiteren Verarbeitung, beispielsweise zur Anzeige des Funktionszustands des Überspannungsableiters genutzt werden.at molten melting it is possible with reaching the end position after the movement of the one electrode, a contact element to press. By the spring and the contact element is an electrical contact is closed and an electrical signal generated. This electrical signal can be used for further processing, for example, to display the functional state of the surge arrester be used.

Mit besonderem Vorteil lässt sich der Überspannungsableiter in einer Einrichtung einsetzen, die hohe Ansprüche sowohl an eine einwandfreie Funktion als auch gegenüber thermischen und sonstigen Belastungen stellt. Dazu gehören beispielsweise ein Stromversorgungsnetz, z. B. in einem Gebäude, oder eine Telekommunikationseinrichtung oder ein Telekommunikationsnetzwerk, die mit dem Überspannungsableiter effizient gegen Blitz und sonstige Überspannungen geschützt werden können. Der Überspannungsableiter ist in seiner Verwendung nicht eingeschränkt und kann auch in jeder anderen elektrischen Schaltung verwendet werden, in der hohe Spannungen mittels eines Überspannungsableiters abgeführt werden müssen.With The surge arrester can be particularly advantageous to deploy in a facility that has high demands both at a perfect function as well as against thermal and other charges. These include, for example a power grid, z. B. in a building, or a Telecommunications device or a telecommunications network, with the surge arrester efficiently against lightning and other overvoltages can be protected. The surge arrester is not limited in its use and can also be used in any other electrical circuit be discharged in the high voltages by means of a surge arrester Need to become.

Bei einem Verfahren zum Schutz eines wie zuvor beschriebenen Überspannungsableiters vor thermischer Überlast sind die folgenden Schritte vorgesehen. Bei einer unzulässig starken Erwärmung des Überspannungsableiters erwärmt sich der Überspannungsableiter an dem Schmelzelement, das so ausgelegt ist, dass es bei unzulässig starker thermischer Belastung schmilzt, bevor andere Teile des Überspannungsableiters in Brand geraten können. Durch das Schmelzen des Schmelzelements wird in einem nächsten Schritt eine Löschvorrichtung ausgelöst, die eine von der einen Elektrode des Überspannungsableiters ausgehende Strecke zu der anderen Elektrode des Überspannungsableiters oder zu der Außenelektrode verlängert. Die Verlängerung der Strecke erfolgt dadurch, dass bei einem bevorzugten Verfahrensschritt die Elektrode von der anderen Elektrode fortbewegt wird und in ihrer Endposition weiter von dieser entfernt ist.at a method for protecting a surge arrester as described above Before thermal overload, the following steps are provided. In case of excessive heating of the surge arrester the surge arrester heats up at the Melting element that is designed to be inadmissible strong thermal stress melts before other parts of the surge arrester can catch fire. By melting the fusible element In a next step, an erasing device will become triggered one of the one electrode of the surge arrester outgoing route to the other electrode of the surge arrester or extended to the outer electrode. The extension the route is carried out in that in a preferred method step the electrode is moved away from the other electrode and in its End position is further away from this.

In einem anderen bevorzugten Verfahrensschritt wird mit Hilfe der Löschvorrichtung ein Isolationselement in einen Raum zwischen der einen Elektrode und der Außenelektrode bewegt. Der eine Raum wird durch Aufschmelzen des Schmelzelements gebildet und für die Bewegung des Isolationselements freigegeben.In Another preferred method step is using the erasing device an insulation element in a space between the one electrode and the outer electrode moves. The one room is going through Melting of the fusible element formed and for the movement released the isolation element.

In einem weiteren bevorzugten Verfahrensschritt wird beim Schmelzen des Schmelzelements mit Hilfe der Löschvorrichtung ein Kontaktelement aktiviert, das ein elektrisches Signal erzeugt und zu einer Anzeige- oder Steuereinrichtung weiterleitet.In Another preferred method step is melting of the fusible element with the aid of the extinguishing device Contact element is activated, which generates an electrical signal and forwards to a display or control device.

Die Anordnung und das Verfahren werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und dazugehörigen Figuren näher erläutert. Die in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele sind nicht als maßstabsgetreu aufzufassen und rein schematisch zur Erläuterung der Elemente und des Verfahrens dargestellt. Gleiche Elemente oder Elemente mit gleicher Funktion sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.The Arrangement and the method are described below with reference to embodiments and associated figures explained in more detail. The embodiments illustrated in the figures of the drawing are not to be considered as true to scale and purely schematic to illustrate the elements and the method. Identical elements or elements with the same function are given the same reference numerals Mistake.

Es zeigen:It demonstrate:

1 einen Überspannungsableiter gemäß einer ersten Ausführungsform im Normalzustand und nach einer Auslösung der Löschvorrichtung, 1 a surge arrester according to a first embodiment in the normal state and after a triggering of the extinguishing device,

2 einen Überspannungsableiter gemäß einer zweiten Ausführungsform im Normalzustand und nach einer Auslösung der Löschvorrichtung. 2 a surge arrester according to a second embodiment in the normal state and after a release of the extinguishing device.

1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform eines Überspannungsableiters. 1a zeigt den Normalzustand und 1b den Zustand nach Auslösung der Löschvorrichtung. 1 schematically shows a first embodiment of a surge arrester. 1a shows the normal state and 1b the state after triggering the extinguishing device.

Gemäß 1a weist der Überspannungsableiter einen Innenraum 10 als Entladeraum auf, der durch einen rohrförmigen Isolator 11 und zwei an den Außenseiten des Isolators angeformte Außenelektroden 12 und 13 gebildet wird. Als Ableiterstrecke enthält der Innenraum des Überspannungsableiters eine rohrförmige Elektrode 14, die mit der Außenelektrode 13 verbunden ist und eine in die rohrförmige Elektrode 14 hineinragende Stiftelektrode 15, die mit der Außenelektrode 12 verbunden ist.According to 1a the surge arrester has an interior 10 as a discharge space, passing through a tubular insulator 11 and two outer electrodes formed on the outer sides of the insulator 12 and 13 is formed. As a discharge path, the interior of the surge arrester contains a tubular electrode 14 connected to the outer electrode 13 is connected and one in the tubular electrode 14 protruding pin electrode 15 connected to the outer electrode 12 connected is.

Die Außenelektrode 12 ist napfförmig gebildet und ragt mit ihrem Napf in den Innenraum 10 des Überspannungsableiters hinein. Der Napfboden enthält ein Loch 16, durch das die Innenelektrode 15 geführt ist. Außerhalb des Innenraums 10 weist die Elektrode 15 einen Kopf 17 auf, dessen Außendurchmesser größer als der Innendurchmesser des Lochs 16 ist. Die Elektrode 15 mit Kopf 17 ist mit dem Außenanschluss 12 mit Hilfe eines Schmelzelements 18 verbunden.The outer electrode 12 is cup-shaped and protrudes with its bowl into the interior 10 of the surge arrester. The cup bottom contains a hole 16 through which the inner electrode 15 is guided. Outside the interior 10 points the electrode 15 a head 17 on whose outer diameter is greater than the inner diameter of the hole 16 is. The electrode 15 with head 17 is with the outside connection 12 with the help of a fusible element 18 connected.

Das Schmelzelement 18 ist vorzugsweise als Weichlot oder Hartlot ausgebildet, sodass im gezeigten Normalzustand eine gute elektrisch leitende Verbindung zwischen der Elektrode 15 und der Außenelektrode 12 besteht. Das Schmelzelement ist so ausgebildet, dass es den Napfboden abdeckt und gegebenenfalls in das Loch 16 der Außenelektrode 12 hineingeht. Die dem Innenraum 10 zugewandte Seite des Kopfes 17 der Elektrode 15 liegt satt auf dem Napfboden an, sodass die Elektrode 15 in dem Innenraum exakt geführt wird.The melting element 18 is preferably formed as a soft solder or brazing, so in the normal state shown a good electrically conductive connection between the electrode 15 and the outer electrode 12 consists. The fusible element is designed to cover the cup bottom and optionally into the hole 16 the outer electrode 12 enters. The interior 10 facing side of the head 17 the electrode 15 Satisfies the bottom of the cup, so the electrode 15 is exactly guided in the interior.

Der Kopf 17 weist auf der dem Innenraum 10 abgewandten Seite der Elektrode 15 einen Zapfen 19 auf, auf den eine Aufnahme 20 aufgeschraubt ist. Zwischen der Aufnahme 20 und der Außenelektrode 12 ist eine Druckfeder 21 angeordnet, die sich sowohl gegen die Elektrode 12 als auch die Aufnahme 20 abstützt. Im Ausführungsbeispiel wird die Aufnahme 20 in einem Rohr 24 geführt, das einerseits durch die Elektrode 12 und andererseits durch einen Anschluss 22 verschlossen ist. Der Anschluss 22 ist ebenfalls napfförmig ausgebildet und ragt mit seinem Napfboden in den Innenraum 23 hinein. Der Zapfen 19 der Elektrode 15, die Aufnahme 20 und die Druckfeder 21 bilden in Verbindung mit dem Schmelzelement die Löschvorrichtung.The head 17 points to the interior 10 opposite side of the electrode 15 a pin 19 on top of that a shot 20 is screwed on. Between the recording 20 and the outer electrode 12 is a compression spring 21 arranged, facing both the electrode 12 as well as the recording 20 supported. In the embodiment, the recording 20 in a tube 24 guided, on the one hand by the electrode 12 and on the other hand through a connection 22 is closed. The connection 22 is also cup-shaped and protrudes with its cup bottom in the interior 23 into it. The pin 19 the electrode 15 , the recording 20 and the compression spring 21 form the extinguishing device in connection with the melting element.

Gemäß 1b ist der Überspannungsableiter nach Auslösen der Schmelzvorrichtung gezeigt. Dabei wird erkennbar, dass das Schmelzelement 18 aufgeschmolzen ist und die Elektrode 15 aus dem Innenraum 10 des Überspannungsableiters durch die Kraft der Feder 21 herausbewegt worden ist. Durch das Aufschmelzen des Schmelzelements 18 ist die Druckfeder 21 aus der vorgespannten Lage gemäß 1a in eine entspannte Lage gemäß 1b übergegangen. Aufgefangen wird die Bewegung der Elektrode 15 aus dem Innenraum 10 des Überspannungsableiters heraus durch den Anschluss 22, der in Verbindung mit der Feder und der Außenelektrode einen Kontakt bildet bzw. schließt. Die zwischen den beiden Elektroden des Überspannungsableiters gebildete Strecke bzw. ihr Abstand ist somit so verlängert, dass der gebildete Lichtbogen gelöscht ist.According to 1b the surge arrester is shown after tripping the melter. It can be seen that the melting element 18 is melted and the electrode 15 from the interior 10 the surge arrester by the force of the spring 21 has been moved out. By melting the fusible element 18 is the compression spring 21 from the prestressed position according to 1a in a relaxed position according to 1b passed. The movement of the electrode is caught 15 from the interior 10 of the surge arrester out through the terminal 22 which forms a contact in connection with the spring and the outer electrode. The distance formed between the two electrodes of the surge arrester or their spacing is thus extended so that the arc formed is extinguished.

Grundsätzlich ist es nicht notwendig, dass die Löschvorrichtung in einem separaten Außenraum 23 geführt wird. Die Vorrichtung aus dem zylindrischen Rohr 24 und dem Anschluss 22 ist jedoch zweckmäßig, weil dadurch einerseits eine unkontrollierte Bewegung der Elektrode 15 aus dem Überspannungsableiter heraus vermieden wird. Andererseits ist es möglich, den Innenraum 23 mit einem Gas oder einem Medium zu füllen, das bei einer Bewegung der Elektrode 15 in den Raum 23 hinein durch die entstehende Öffnung 16 in den Innenraum des Überspannungsableiters 10 strömt und hilft, einen Lichtbogen zwischen der Elektrode 15 und der Elektrode 14 zu löschen.Basically, it is not necessary that the extinguishing device in a separate outdoor space 23 to be led. The device from the cylindrical tube 24 and the connection 22 However, it is expedient because on the one hand an uncontrolled movement of the electrode 15 is avoided out of the surge arrester out. On the other hand, it is possible the interior 23 to fill with a gas or a medium, during a movement of the electrode 15 in the room 23 into through the resulting opening 16 into the interior of the surge arrester 10 flows and helps to create an arc between the electrode 15 and the electrode 14 to delete.

Gemäß 2a ist wie zuvor ein Überspannungsableiter mittels eines Isolationsrohrs 11, vorzugsweise aus Keramik oder Kunststoff, und einer Außenelektrode 13 gebildet. Die Außenelektrode trägt im Innenraum 10 des Überspannungsableiters eine Elektrode 14, die im Ausführungsbeispiel rohrförmig ist, aber auch stiftförmig sein kann. Die Gegenelektrode 30 zur Elektrode 14 ist mehrteilig aufgebaut. Sie enthält im Innenraum des Überspannungsableiters die Stiftelektrode 31, die in die Rohrelektrode 14 hineinragt. Alternativ können die beiden Elektroden 14 und 31 als gegenüberstehende Stiftelektroden ausgeführt sein.According to 2a is as before a surge arrester by means of an insulating tube 11 , preferably of ceramic or plastic, and an outer electrode 13 educated. The outer electrode carries in the interior 10 of the surge arrester an electrode 14 , which is tubular in the embodiment, but may also be pin-shaped. The counter electrode 30 to the electrode 14 is composed of several parts. It contains the pin electrode in the interior of the surge arrester 31 in the tube electrode 14 protrudes. Alternatively, the two electrodes 14 and 31 be designed as opposed pin electrodes.

Der Innenraum 10 des Überspannungsableiters wird durch eine Hilfselektrode 32 abgeschlossen, die napfförmig ausgebildet ist und deren Napfboden in den Innenraum 10 hineinragt und die Stiftelektrode 31 trägt. Die Stiftelektrode 31 ist beispielsweise mit der Mittelelektrode 32 verlötet oder verschweißt. Auf der dem Innenraum 10 abgewandten Seite weist die Elektrode 30 einen Zapfen 33 mit einem Kopf 34 auf. Der Kopf 34 ist so angepasst, dass er in den Napf der Mittelelektrode 32 passt und mit dieser verlötet oder verschweißt ist. Der Zapfen 33 beziehungsweise der als Stiftelektrode ausgebildete Elektrodenteil 33 ist von einem Isolationsrohr 35 umgeben, das zwischen der Mittelelektrode 32 und einer Außenelektrode 36 des Überspannungsableiters angeordnet ist.The interior 10 of the surge arrester is by an auxiliary electrode 32 completed, which is cup-shaped and the cup bottom in the interior 10 protrudes and the pin electrode 31 wearing. The pin electrode 31 is for example with the center electrode 32 soldered or welded. On the interior 10 opposite side has the electrode 30 a pin 33 with a head 34 on. The head 34 is adjusted so that it is in the bowl of the center electrode 32 fits and is soldered or welded to it. The pin 33 or the electrode part designed as a pin electrode 33 is from an insulation pipe 35 surrounded, between the center electrode 32 and an outer electrode 36 the surge arrester is arranged.

Die Außenelektrode 36 ist so geformt, dass sie einerseits einen dichten Anschluss mit dem Isolationsrohr 35 ermöglicht und andererseits ein zentrisches Loch 37 aufweist, dessen Durchmesser größer als der Durchmesser des Zapfens 33 der Elektrode 30 ist. Das Isolationsrohr 35 weist vorzugsweise den gleichen Außen- und Innendurchmesser auf wie das Isolationsrohr 11 der eigentlichen Entladungsstrecke des Überspannungsableiters. Es ist jedoch nicht notwendig, dass das Isolationsrohr 35 aus dem gleichen Material wie das Isolationsrohr 11 bestehen muss. Bevorzugt ist das Isolationsrohr 35 jedoch ebenfalls ein Keramikrohr.The outer electrode 36 is shaped so that on the one hand a tight connection with the insulation tube 35 allows and on the other hand a centric hole 37 whose diameter is greater than the diameter of the pin 33 the electrode 30 is. The insulation pipe 35 preferably has the same outer and inner diameter as the insulating tube 11 the actual discharge path of the surge arrester. However, it is not necessary that the insulation tube 35 made of the same material as the insulation tube 11 must exist. The insulating tube is preferred 35 but also a ceramic tube.

Auf der dem Isolationsrohr 35 abgewandten Seite weist die Außenelektrode 36 einen Rand 38 auf, durch den zwei Absätze der Außenelektrode 36 gebildet werden. Der Außenabsatz ermöglicht die Befestigung eines Gehäuseteils 39, das als Haltevorrichtung für die Feder der Löschvorrichtung vorgesehen ist. Bei einer Zugfeder kann der Gehäuseteil 39 auch entfallen. Der dem Innenraum zugewandte Absatz der Außenelektrode 36 nimmt eine Lotscheibe 40 auf. Die Oberfläche dieses Absatzes fluchtet mit dem Boden des Zapfens 33, der dem Kopf 34 gegenüberliegt.On the insulation pipe 35 opposite side has the outer electrode 36 a border 38 on, by the two paragraphs of the outer electrode 36 be formed. The outer shoulder allows the attachment of a housing part 39 , which is provided as a holding device for the spring of the extinguishing device. In a tension spring of the housing part 39 also omitted. The interior of the facing paragraph of the outer electrode 36 takes a plumb bob 40 on. The surface of this paragraph aligns with the bottom of the pin 33 that's the head 34 opposite.

Die Lotscheibe 40 ist so ausgeführt, dass sie den Absatz der Außenelektrode 36 mit dem Zapfen 33 der einen Elektrode 30 elektrisch gut verbindet. Auf den Raum beziehungsweise Spalt 37, der zwischen der Außenelektrode 36 und dem Zapfen 33 der einen Elektrode gebildet ist, drückt außenseitig ein Isoliertopf 41. Der Topf 41 hat eine Randdicke, die höchstens gleich der Differenz des Außendurchmessers des Zapfens 33 zu dem Innendurchmesser der Außenelektrode 36 sein darf. Zwischen den Boden des Isoliertopfes 41 und das Außengehäuse 39 ist eine Druckfeder 42 gespannt, die im gezeigten Normalzustand das Isolationselement 41 gegen das Schmelzelement 40 vorspannt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Isolationstopf 41 eine sich nicht über den ganzen Rand des Topfes erstreckende Verlängerung 43 auf, die durch das Schmelzelement 40 hindurch in den Raum 37 zwischen Außenelektrode und Innenelektrode 30 zeigt. Diese Verlängerung ermöglicht es im Fall des Schmelzens des Schmelzelements, dass das Isolationselement 41 auf dem Zapfen 33 geführt ist und nicht verkanten kann.The solder disk 40 is designed so that it is the heel of the outer electrode 36 with the pin 33 one electrode 30 connects electrically well. On the room or gap 37 that is between the outer electrode 36 and the pin 33 which is formed of an electrode, presses externally an insulating pot 41 , The pot 41 has an edge thickness that is at most equal to the difference of the outer diameter of the pin 33 to the inner diameter of the outer electrode 36 may be. Between the bottom of the Isoliertopfes 41 and the outer casing 39 is a compression spring 42 curious, in the normal state shown, the isolation element 41 against that fuse 40 biases. In the illustrated embodiment, the insulation pot 41 a not extending over the entire edge of the pot extension 43 on that by the melting element 40 through into the room 37 between outer electrode and inner electrode 30 shows. This extension makes it possible, in the case of melting the fusible element, for the insulating element 41 on the cone 33 is guided and can not tilt.

Gemäß 2b ist das Isolationselement 41 im ausgelösten Zustand des Schmelzelements mit Hilfe der sich entspannenden Feder 42 über den Zapfen 33 der einen Elektrode des Überspannungsableiters beziehungsweise in das Loch der Außenelektrode geschoben. Dadurch wird die für einen Lichtbogen verfügbare freie Wegstrecke zwischen der Außenelektrode 36 von der einen Elektrode des Überspannungsableiters verlängert. In dieser Ausführungsform bleibt auch bei Auslösen des Schmelzelements der Innenraum 10 des Überspannungsableiters vollständig erhalten.According to 2 B is the isolation element 41 in the triggered state of the fusible element with the help of the relaxing spring 42 over the cone 33 the one electrode of the surge arrester or pushed into the hole of the outer electrode. Thereby, the available for an arc free path between the outer electrode 36 extended by the one electrode of the surge arrester. In this embodiment, even when the melting element is triggered, the interior remains 10 the surge arrester completely received.

Ein durch das Trennen der einen Elektrode 30 und des Außenanschlusses 36 entstehender Lichtbogen wird einerseits durch die langen Isolationswege des Isolationselementes 41 gelöscht. Es ist jedoch auch möglich, den zwischen dem Isolationsrohr 35 und dem Zapfen 33 der einen Elektrode gebildeten Innenraum mit einem Gas oder einem Material zu füllen, das bei einem Lichtbogen die Löschung des Lichtbogens unterstützt.One by separating the one electrode 30 and the external connection 36 The resulting arc is on the one hand by the long isolation paths of the insulation element 41 deleted. However, it is also possible between the insulation tube 35 and the pin 33 to fill the interior of an electrode formed with a gas or a material that supports the arc extinguishing in an arc.

Die Beschreibung der angegebenen Gegenstände und Verfahren ist nicht auf die einzelnen speziellen Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr können die Merkmale der einzelnen Ausführungsformen, soweit technisch sinnvoll, beliebig miteinander kombiniert werden. So können der beschriebene Gegenstand und das Verfahren z. B. auch mit einer Rohrelektrode anstatt einer Stiftelektrode realisiert werden.The Description of the specified objects and methods is not on the individual specific embodiments limited. Rather, the characteristics of each Embodiments, as far as technically reasonable, arbitrary be combined with each other. So can the described Subject and method z. B. also with a pipe electrode be realized instead of a pin electrode.

1010: Innenrauminner space
1111: Isolationsrohrinsulating tube
12, 13, 3612 13, 36: Außenanschlussexternal connection
14, 15, 3014 15, 30: Elektroden des Überspannungsableiterselectrodes the surge arrester
16, 3716 37: Loch einer Außenelektrodehole an outer electrode
1717: Kopf einer Elektrodehead an electrode
18, 4018 40: Schmelzelementfuse
19, 3319 33: Außenzapfen einer Elektrode des Überspannungsableitersexternal pins an electrode of the surge arrester
2020: Aufnahmeadmission
21, 4221 42: Druckfedercompression spring
2222: Anschluss der Löschvorrichtungconnection the extinguishing device
2323: Innenraum der Löschvorrichtunginner space the extinguishing device
2424: rohrförmiger Isolierteiltubular Insulation
3131: Innenelektrode einer Elektrodeinner electrode an electrode
3232: Mittelelektrode einer Elektrodecenter electrode an electrode
3333: Außenzapfen einer Elektrodeexternal pins an electrode
3434: Kopf eines Außenzapfens einer Elektrodehead an outer pin of an electrode
3535: Isolationskörperinsulation body
3838: Rand einer Außenelektrodeedge an outer electrode
3939: Gehäusecasing
4141: Isolationselementinsulation element
4343: Verlängerung des Randes des Isolationselementsrenewal the edge of the insulation element

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102005036265 A1 [0002]

Claims

Surge arrester with at least two electrodes ( 14 . 15 ; 30 ) and a fusible element ( 18 ; 40 ), one of the electrodes ( 15 ; 30 ) with an external connection ( 12 ; 36 ) of the surge arrester, and with an extinguishing device ( 19 . 20 . 21 ; 41 . 42 ), which is set up to extinguish an arc.

Surge arrester according to Claim 1, in which the extinguishing device is a spring ( 21 ; 42 ) having.

Surge arrester according to Claim 1 or 2, wherein the fusible element is formed to heat when heated to melt, and in which by means of the extinguishing device the one electrode in one of the other electrode of the surge arrester on remote position is movable.

Surge arrester according to Claim 2 or 3, in which the spring bears against a receptacle ( 20 ) of one electrode ( 15 ) and the fusible element ( 18 ) claimed to train.

Surge arrester according to one of Claims 2 to 4, in which the spring is designed as a compression spring which is connected between the external connection ( 18 ) and one electrode ( 15 ) is biased.

Surge arrester according to Claim 1 or 2, in which the fusible element is designed to melt when heated, and in which an insulation element ( 41 ) in a position between the external connection ( 36 ) and one electrode ( 30 ) is movable.

Surge arrester according to Claim 6, in which the insulating element is in the shape of a pot, the wall being held in place by means of the spring ( 42 ) between the one electrode ( 30 ) and the external connection ( 36 ) is movable.

Surge arrester according to Claim 6 or 7, in which the spring ( 42 ) against a holder ( 39 ) and the isolation element ( 41 ) is supported, wherein the insulating element at its free end, the fusible element ( 40 ) claimed to pressure.

Surge arrester according to one of the preceding Claims in which the fusible element is formed is to melt when heated and a gas or a Medium with arc extinguishing properties release.

Surge arrester according to one of the preceding claims, wherein the extinguishing device in a space separated from the interior of the surge arrester ( 23 ; 39 ) is arranged.

Using a surge arrester after one of claims 1 to 10 in a power supply network or in a telecommunication facility.

Method for protecting a surge arrester according to any one of claims 1 to 10 against thermal overload with the following steps: - Melting of the fusible element at a thermal overload, - Renewal a distance from the one electrode of the surge arrester to the other electrode of the surge arrester or is formed to the outer electrode.

The method of claim 12, wherein the extension the route by a relative movement between the one electrode and the other electrode of the surge arrester.

The method of claim 12 or 13, wherein a Contact element is activated, which generates an electrical signal.

The method of claim 12, wherein the extension the route by moving an insulating element in a through the molten melting element formed space is moved.